泵喷推进器非定常空化性能数值模拟分析

摘要

基于均质多相流的RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)方程,采用分块网格技术生成高质量结构化网格,同时结合剪切应力SST(Shear Stress Transport)k-ω湍流模型和Z-G-B(Zwart-Gerber-Belamri)空化模型以对NACA66翼型进行了定常流空化性能数值模拟,数值计算结果与实验值吻合良好,验证了数值计算法的实用性与可靠性.在此基础上,利用URANS(Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes)方程和滑移网格技术,对装有泵喷推进器的无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)进行了非定常流空化性能数值模拟与分析.计算结果表明,数值模拟可以较为精确地预测泵喷推进器空化现象的起始与发展、形状与位置等特性;空化现象发生时,泵喷推进器效率出现明显的降低且达到20%以上;UUV表面与定转子叶片的压力分布较为合理,与空化现象吻合;转子叶顶区域压力面与吸力面之间的压差引起了顶隙梢涡与顶隙空化,造成了泵喷推进器效率进一步的损耗.